Адамдар көбүнчө тиш жөнүндө маектерди кариес, брекет жана ак халатчан садисттер менен байланыштырышат, алар тишиңизден мончок жасоону гана кыялданышат. Бирок тамашаларды четке кагып койгула, анткени тиш доктурлары жана оозеки гигиенанын белгиленген эрежелери болбосо, сиз экөөбүз майдаланган картошка менен шорпо жешмекпиз. Мунун баары эволюция үчүн күнөөлүү, ал бизге эң бышык тиштерден алыс болгон, алар да кайра жаралбайт, бул стоматология тармагынын өкүлдөрүн укмуштуудай бактылуу кылат. Биз жапайы жаныбарлардын өкүлдөрүнүн тиштери жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда дароо эле улуу арстандар, канкор акулалар жана өтө позитивдүү гиеналар эске түшөт. Бирок, жаактарынын күчү жана күчтүүлүгүнө карабастан, тиштери деңиз кирпилеринин тишиндей укмуштуудай эмес. Ооба, суунун астындагы ийнелердин бул кесек, эгер сен басып кетсең, эс алууңдун жакшы бөлүгүн бузуп салышы мүмкүн, анын жакшы тиштери бар. Албетте, алар көп эмес, бешөө гана, бирок алар өзүнчө өзгөчө жана өзүн курчутууга жөндөмдүү. Окумуштуулар бул өзгөчөлүктү кантип ачышкан, бул процесс так кантип ишке ашат жана адамдарга кандайча жардам бере алат? Бул тууралуу изилдөө тобунун баяндамасынан билебиз. Go.
Изилдөөнүн негизи
Биринчиден, изилдөөнүн негизги каарманы - Strongylocentrotus fragilis, же адамча айтканда, кызгылт деңиз кирпиги менен таанышуу керек. Деңиз кирпилеринин бул түрү башка кесиптештеринен анча деле айырмаланбайт, бир кыйла жалпак формада жана жаркыраган түстө. Алар кыйла терең (100 мден 1 кмге чейин) жашайт, диаметри 10 смге чейин өсөт.
Беш нурлуу симметрияны көрсөткөн деңиз кирпилеринин "скелети".
Деңиз кирпилери канчалык катаал угулат, туура жана туура эмес. Биринчилери беш нурлуу симметриялуу дээрлик кемчиликсиз тегерек дене формасына ээ, ал эми экинчилери ассиметриялуу.
Деңиз кирпигин көргөндө көзүңүзгө биринчи урунган нерсе – анын бүт денесин каптаган омурткалары. Ар кандай түрлөрдө ийнелер 2 ммден 30 смге чейин болушу мүмкүн.Ийнелерден тышкары денеде сферидиялар (тен салмактуулук органдары) жана педицеляриялар (кычкачка окшош процесстер) болот.
Ортодо беш тиштин баары даана көрүнүп турат.
Деңиз кирпигин сүрөттөө үчүн алгач тескери туруу керек, анткени анын оозу дененин ылдый жагында, ал эми калган тешиктери үстүнкү бөлүгүндө жайгашкан. Деңиз кирпилеринин оозу “Аристотелдин фонари” деген кооз илимий аталышы бар чайноочу аппарат менен жабдылган (бул органды биринчи жолу Аристотель сүрөттөп, анын формасын антиквардык көчмө чырак менен салыштырган). Бул орган беш жаак менен жабдылган, алардын ар бири курч тиш менен аяктаган (каралып жаткан кызгылт кирпинин Аристотелдик чырагы төмөндөгү 1С сүрөттө көрсөтүлгөн).
Деңиз кирпилеринин тиштеринин туруктуулугу алардын тынымсыз курчусу менен камсыз кылынат деген божомол бар, ал дистал бетинин курчтугун сактоо үчүн тиштин минералдаштырылган пластинкаларынын акырындык менен бузулушу аркылуу пайда болот.
Бирок бул процесс так кантип иштейт, кайсы тиштерди курчутуш керек, кайсынысын курчутуу керек жана бул маанилүү чечим кантип кабыл алынат? Окумуштуулар бул суроолорго жооп табууга аракет кылышкан.
Изилдөөнүн натыйжалары
Сүрөт №1
Деңиз кирпилеринин тиш сырларын ачуудан мурда алардын тиштеринин түзүлүшүн жалпысынан карап көрөлү.
Сүрөттөрдө 1A-1S изилдөөнүн каарманы көрсөтүлгөн - кызгылт деңиз кирпиги. Башка деңиз кирпилери сыяктуу эле, бул түрдүн өкүлдөрү өздөрүнүн минералдык компоненттерин деңиз суусунан алышат. Скелет элементтеринин ичинен тиштер магний менен байытылган кальцит менен өтө минералдашкан (99%).
Жогоруда айтылгандай, кирпилер тамакты кырыш үчүн тиштерин колдонушат. Бирок мындан тышкары, тиштери менен жырткычтардан же жаман аба ырайынан жашынып, өздөрүнө тешик казышат. Тиштин мындай адаттан тыш колдонулушун эске алганда, акыркы тиш өтө күчтүү жана курч болушу керек.
Сүрөттө 1D бүтүндөй тиштин сегментинин микрокомпьютердик томографиясы көрсөтүлүп, тиштин кесилиши Т түрүндөгү эллиптикалык ийри сызыкты бойлото түзүлөт.
Тиштин кесилиши (1E) тиш үч структуралык аймактан тураарын көрсөтөт: биринчилик ламиналар, таш аймагы жана экинчи ламиналар. Таш аймак органикалык кабык менен курчалган кичинекей диаметрдеги жипчелерден турат. Булалар магнийге бай кальцит бөлүкчөлөрүнөн турган поликристаллдык матрицага салынган. Бул бөлүкчөлөрдүн диаметри болжол менен 10-20 нм. Окумуштуулар магний концентрациясы тиш боюнча бирдей эмес жана акырына карата көбөйөт деп белгилешет, бул анын эскирүүгө туруктуулугун жана катуулугун камсыз кылат.
Узунунан кесилиши (1F) тиштин таш аймагы жипчелердин бузулушун, ошондой эле жипчелердин жана органикалык кабыкчанын тилкесиндеги деламинациядан пайда болгон авульсияны көрсөтөт.
Биринчилик плиталар көбүнчө кальциттин монокристаллдарынан түзүлүп, тиштин томпок бетинде жайгашат, ал эми экинчилик плиталар ойгон бетти толтурат.
Сүрөттө 1G бири-бирине параллель жаткан ийри биринчи плиталардын массивдерин көрүүгө болот. Сүрөттө ошондой эле плиталардын ортосундагы мейкиндикти толтурган жипчелер жана поликристаллдык матрица көрсөтүлгөн. Kiel (1H) кесилишинин Т кесиминин негизин түзөт жана тиштин ийилүүчү катуулугун жогорулатат.
Эми биз кызгылт деңиз кирписинин тишинин түзүлүшүн билгенден кийин, анын компоненттеринин механикалык касиеттерин аныкташыбыз керек. Бул максатта сканирлөөчү электрондук микроскоптун жардамы менен кысуу сыноолору жүргүзүлдү наноидентация*. Наномеханикалык тесттер тиштин узунунан жана туурасынан кеткен багыттары боюнча кесилген үлгүлөрдү камтыйт.
Наноиндентация* — материалды үлгүнүн бетине атайын аспапты — индентерди басуу аркылуу сыноо.
Маалыматтарды талдоо көрсөткөндөй, орточо Янг модулу (E) жана катуулук (H) узунунан жана туурасынан багыттар боюнча тиш учунда: EL = 77.3 ± 4,8 GPa, HL = 4.3 ± 0.5 GPa (узунунан) жана ET = 70.2 ± 7.2 GPa, HT = 3,8 ± 0,6 GPa (кеңири).
Жаш модулу* - материалдын чыңалууга жана кысууга туруштук берүү жөндөмүн сүрөттөгөн физикалык чоңдук.
Катуулугу* - материалдын катуураак дененин (индентердин) өтүшүнө туруштук берүү касиети.
Мындан тышкары, таш аймагы үчүн жабышчаак пластикалык зыян моделин түзүү үчүн узунунан багыт боюнча циклдик кошумча жүктөө менен оюктар жасалган. Күйүк 2A жүктүн жылышынын ийри сызыгы көрсөтүлгөн.
Сүрөт №2
Ар бир цикл үчүн модулу түшүрүү маалыматтарын колдонуу менен Оливер-Фарр ыкмасынын негизинде эсептелген. Чыгуу циклдери чегинүү тереңдигинин көбөйүшү менен модулдун монотондуу төмөндөшүн көрсөттү (2В). Катуулуктун мындай начарлашы зыяндын топтолушу менен түшүндүрүлөт (2C) кайтарылгыс деформациянын натыйжасында. Белгилей кетчү нерсе, үчүнчү өнүктүрүү жипчелердин айланасында пайда болот, алар аркылуу эмес.
тиш курамдык механикалык касиеттери, ошондой эле квази-статикалык micropillar кысуу эксперименттер аркылуу бааланган. Микрометрдик чоңдуктагы мамыларды өндүрүү үчүн багытталган ион нуру колдонулган. Тиштин томпок тарабындагы негизги плиталардын ортосундагы байланыш күчүн баалоо үчүн микропиллярлар пластинкалардын ортосундагы кадимки интерфейске салыштырмалуу кыйгач ориентация менен жасалган (2D). Сүрөттө 2E жантайыңкы интерфейси бар микропилляр көрсөтүлгөн. Жана графикте 2F жылышуу чыңалуусун өлчөөлөрдүн натыйжалары көрсөтүлгөн.
Окумуштуулар кызыктуу фактыны белгилешет - ченелген ийкемдүүлүк модулу чегинүү тесттеринин дээрлик жарымын түзөт. чегинүү жана кысуу сыноолордун ортосундагы бул карама-каршылык, ошондой эле тиш эмалынын үчүн белгиленген. Азыркы учурда бул дал келбести түшүндүрө турган бир нече теориялар бар (тесттер учурундагы экологиялык таасирлерден үлгүлөрдүн булганышына чейин), бирок дал келбестик эмне үчүн пайда болот деген суроого дагы эле так жооп жок.
Деңиз кирпилеринин тиштерин изилдөөнүн кийинки кадамы сканерлөөчү электрондук микроскоптун жардамы менен жасалган эскирүү сыноолору болду. Тиш атайын кармагычка жабышып, ультрананокристаллдуу алмаз субстратына (3A).
Сүрөт №3
Окумуштуулар алардын эскирүү сынагынын версиясы демейде жасалганга карама-каршы экенин белгилешет, мында алмаздын учу текшерилип жаткан материалдын субстратына басылган. Тиштин эскиришин текшерүү ыкмаларын өзгөртүү тиштин микроструктураларынын жана компоненттеринин касиеттерин жакшыраак түшүнүүгө мүмкүндүк берет.
Сүрөттөрдөн көрүнүп тургандай, критикалык жүккө жеткенде чиптер пайда боло баштайт. Деңиз кирпиктериндеги Аристотелдин чырагынын "чаккан" күчү түрүнө жараша 1 Ньютондон 50 Ньютонго чейин өзгөрөөрүн эске алуу керек. Сыноодо жүздөгөн микроньютондон 1 Ньютонго чейинки күч колдонулган, б.а. бүт Аристотелдик чырак үчүн 1ден 5 Ньютонго чейин (беш тиш бар болгондуктан).
Сүрөттө 3B(i) көзгө көрүнгөн майда бөлүкчөлөр (кызыл жебе) таш зонасында эскирүүнүн натыйжасында пайда болгон. Таш зонасы эскирип, жыйрылса, плиталардын ортосундагы интерфейстердеги жаракалар кальцит пластинкасынын аймагында кысуу-кыюу жүктөөсүнө жана стресстин топтолушуна байланыштуу пайда болуп, көбөйүшү мүмкүн. Сүрөттөр 3B(ii) и 3B(iii) сыныктары үзүлгөн жерлерди көрсөтүү.
Салыштыруу үчүн эки түрдөгү эскирүү эксперименттери жүргүзүлдү: түшүмдүн башталышына (WCL) ылайык келген туруктуу жүк менен жана түшүмдүн стрессине (WCS) туура келген туруктуу жүк менен. Натыйжада тиштин эки түрү алынган.
Кийүү сыноо видеосу:
I этап
II этап
III этап
IV этап
Туруктуу жүктөмдүн астында WCL сынагында аймактын кысуу байкалган, бирок плиталардын чиптери же башка зыяны байкалган эмес (4A). Бирок WCS сынагында номиналдуу контакттык стрессти туруктуу кармап туруу үчүн нормалдуу күч көбөйтүлгөндө, плиталардын чиптери жана жоготуулары байкалган (4В).
Сүрөт №4
Бул байкоолор график менен ырасталган (4S) жылма узундугуна (сыноо учурунда алмаздагы үлгүнүн) жараша чиптелген плиталардын кысуу аянтын жана көлөмүн өлчөө.
Бул график ошондой эле WCL учурда, жылма аралык WCS учуруна караганда чоңураак болсо да, чиптер пайда болбой турганын көрсөтүп турат. үчүн кысылган жана чиптелген плиталарды текшерүү 4В деңиз кирпиги тиштеринин өзүн-өзү курчутуучу механизмин жакшыраак түшүнүүгө мүмкүндүк берет.
Таштын кысылган жеринин аянты пластина үзүлүп, кысылган аймактын бир бөлүгүн алып салган сайын көбөйөт. [4B (iii-v)]. Таш менен плиталардын ортосундагы байланыш сыяктуу микроструктуралык өзгөчөлүктөр бул процессти жеңилдетет. Микроскопия тиштин томпок бөлүгүндөгү пластинкалардын катмарлары аркылуу таш тилкесиндеги жипчелер ийри-буйру болуп өткөнүн көрсөттү.
Диаграммада 4S жаңы пластинка тиштен ажыратылганда, майдаланган аймактын көлөмүнүн секирүү байкалат. Кызык, ошол эле учурда тегизделген аймактын туурасы кескин азайган (4D), бул өзүн-өзү курчутуу процессин көрсөтөт.
Жөнөкөй сөз менен айтканда, бул эксперименттер туруктуу нормалдуу (критикалык эмес) жүк эскирүү сыноолор учурунда сакталып турганда, тиш курч бойдон калууда учу кызыксыз болуп калганын көрсөттү. Көрсө, кирпинин тиштери колдонуу учурунда курчушат экен, жүк критиктен ашпаса, антпесе курчутуу эмес, бузулуу (чиптер) болушу мүмкүн.
Сүрөт №5
Тиштин микроструктураларынын ролун, алардын касиеттерин жана өзүн-өзү курчутуучу механизмге кошкон салымын түшүнүү үчүн эскирүү процессинин сызыктуу эмес чектүү элементтердин анализи жүргүзүлгөн (5A). Бул үчүн тиштин учу узунунан кесилген фотосүрөттөр колдонулган, алар таштан, пластинкалардан, кильден жана плиталар менен таштын ортосундагы интерфейстерден турган эки өлчөмдүү модель үчүн негиз болгон.
сүрөт 5B-5H таш жана плита аймагынын четиндеги фон Мизес критерийинин (пластика критерийи) контурдук схемалары. Тиш кысылганда таш чоң вископластикалык деформацияларга дуушар болуп, бузулууларды топтоп, жыйрылат («тегизделет») (5B и 5C). Андан ары кысуу ташта кесүү тилкесин пайда кылат, анда пластикалык деформациянын жана зыяндын көп бөлүгү топтолуп, таштын бир бөлүгүн үзүп, аны субстрат менен түз байланышка алып келет (5D). Бул моделдеги таштын мындай сыныктары эксперименталдык байкоолорго туура келет (сынган сыныктар 3B(i)). Компрессия ошондой эле плиталардын ортосундагы деламинацияны пайда кылат, анткени интерфейстин элементтери аралаш жүктөргө дуушар болушат, натыйжада декогезия (деламинация) пайда болот. Байланыш аянты чоңойгон сайын контакттык чыңалуулар көбөйүп, интерфейсте жаракалардын башталышын жана жайылышын шарттайт (5B-5E). Пластиналардын ортосундагы адгезияны жоготуу сырткы плитанын ажырап калышына алып келген ийилүүнү күчөтөт.
Тыюу интерфейстин бузулушун күчөтөт, бул пластинка(лар) үзүлгөндө (мында жаракалар интерфейстен четтеп, пластинкага кирип кеткенде) 5G). Процесс уланган сайын пластинканын сыныктары тиштин учунан ажырап калат (5H).
Кызыктуусу, моделдөө таштын да, плитанын аймактарында да майдалоону абдан так болжолдойт, муну окумуштуулар байкоо учурунда байкашкан (3B и 5I).
Изилдөөнүн нюанстары менен кененирээк таанышуу үчүн мен карап көрүүнү сунуштайм и ага.
эпилогунда
Бул эмгек эволюциянын адамдын тиштери үчүн анча деле жакшы эмес экенин дагы бир жолу тастыктады. Олуттуу түрдө, өз изилдөөлөрүндө окумуштуулар тиштин адаттан тыш түзүлүшүнө жана ага туура жүктөөгө негизделген деңиз кирпилеринин тиштеринин өзүн-өзү курчутуучу механизмин деталдуу изилдеп, түшүндүрө алышты. Кирпинин тишин каптаган плиталар белгилүү бир жүктүн астында кабыгынан айрылып, тиштин курчтугуна жардам берет. Бирок бул деңиз кирпилери таштарды талкалай алат дегенди билдирбейт, анткени критикалык жүк көрсөткүчүнө жеткенде тиштерде жаракалар жана чиптер пайда болот. Көрсө, “күчүң бар, акылдын кереги жок” деген принцип, албетте, эч кандай пайда алып келбейт экен.
Деңиздин тереңинде жашагандардын тиштерин изилдөө адамдын тойбогон кызыгуусун канааттандыруудан башка эч кандай пайда алып келбейт деп ойлошу мүмкүн. Бирок, бул изилдөөдөн алынган билимдер кирпи тиштерине окшош касиеттерге ээ болгон материалдардын жаңы түрлөрүн түзүүгө негиз боло алат - эскирүүгө туруктуулук, тышкы жардамсыз материалдык деңгээлде өзүн-өзү курчутуу жана бышык.
Кандай болбосун, табият биз ача элек көптөгөн сырларды жашырат. Алар пайдалуу болобу? Балким ооба, балким жок. Бирок кээде эң татаал изилдөөдө да, кээде көздөгөн жер эмес, саякаттын өзү маанилүү.
Жумадан тышкары:
Суу астындагы ири ламинария токойлору деңиз кирпилери жана башка адаттан тыш океан жандыктары үчүн чогулган жер катары кызмат кылат. (BBC Earth, үнү Дэвид Аттенборо).
Көргөнүңүз үчүн рахмат, кызыктуу болуңуз жана баарыңыздарга дем алыш күндөрүңүздөрдү өткөрүңүз! 🙂
Биз менен болгонуңуз үчүн рахмат. Биздин макалалар сизге жагабы? Көбүрөөк кызыктуу мазмунду көргүңүз келеби? Буйрутма берүү же досторуңузга сунуштоо менен бизди колдоңуз, Habr колдонуучулары үчүн биз сиз үчүн ойлоп тапкан баштапкы деңгээлдеги серверлердин уникалдуу аналогуна 30% арзандатуу: (RAID1 жана RAID10 менен жеткиликтүү, 24 өзөккө чейин жана 40 ГБ DDR4 чейин).
Dell R730xd 2 эсе арзанбы? Бул жерде гана Нидерландыда! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 доллардан! Жөнүндө окуу
Source: www.habr.com